墊片是兩個物體之間的機械密封,，通常用以防止兩個物體之間受到壓力,、腐蝕,、和管路自然地?zé)崦浝淇s泄漏。由于機械加工表面不可能完美,，使用墊片即可填補不規(guī)則性,。
墊片是兩個物體之間的機械密封，通常用以防止兩個物體之間受到壓力,、腐蝕,、和管路自然地?zé)崦浝淇s泄漏。由于機械加工表面不可能完美,，使用墊片即可填補不規(guī)則性,。
1、選擇時的注意事項 正確選用密封墊片是保證設(shè)備無泄漏之關(guān)鍵,。對于同一種工況，一般有若干種墊片
選擇時的注意事項
正確選用密封墊片是保證設(shè)備無泄漏之關(guān)鍵。對于同一種工況,，一般有若干種墊片可供選擇,。必須根據(jù)介質(zhì)的物性、壓力,、溫度和設(shè)備大小,、操作條件、連續(xù)運轉(zhuǎn)周期長短等情況,，合理地選擇墊片,，揚長避短，充分發(fā)揮各種墊片的特點,。
選擇墊片時,，應(yīng)充分考慮下列因素：
(1)有良好的彈性和恢復(fù)性，能適應(yīng)壓力變化和溫度波動;
(2)有適當(dāng)?shù)娜彳浶?，能與接觸面很好地貼合;
(3)不污染工藝介質(zhì);
(4)有足夠的韌性而不因壓力和緊固力造成破環(huán);
(5)低溫時不硬化,，收縮量小;
(6)加工性能好，安裝,、壓緊方便;
(7)不粘結(jié)密封面,、拆卸容易;
(8)價格便宜，使用壽命長,。
在墊片的使用中,，壓力和溫度二者是相互制約的，隨著溫度的升高,，在設(shè)備運轉(zhuǎn)一段時間后,，墊片材料發(fā)生軟化、蠕變,、應(yīng)力松弛現(xiàn)象,，機械強度也會下降，密封的壓力降低,。反之亦然,。例如，手冊上列舉高壓石棉橡膠板XB450在水,、蒸汽介質(zhì)中,，使用溫度450℃、壓力<6MPa(該材料作密封性能試驗時,，在440℃~450℃,、12MPa的蒸汽中保壓30分鐘)。但在長期實際使用中,，溫度若達到450℃,，所能密封的壓力僅0.3~0.4MPa,。對于滲透性強的氣體介質(zhì)則僅有0.1~0.2MPa。
上述情況,，在選用時應(yīng)予以充分考慮,。
2、國產(chǎn)墊片的選用
(1)工業(yè)橡膠板
天然橡膠適用于水,、海水,、空氣、惰性氣體,、堿類,、鹽類水溶液等介質(zhì)，但不耐礦物油和非極性溶劑,，長期使用溫度不超過90℃,，低溫性能優(yōu)異，可在-60℃以上使用,。
丁腈橡膠適用于石油類產(chǎn)品,，如石油、潤滑油,、燃料油等,，長期使用溫度為120℃，如在熱油中可耐150℃,，低溫為-10~-20℃,。
氯丁橡膠適用于海水、弱酸,、弱堿,、鹽溶液，耐氧和臭氧老化性能優(yōu)異,，耐油性次于丁腈橡膠而優(yōu)于其他通用橡膠,，長期使用溫度低于90℃，最高使用溫度不超過130℃,，低溫為-30~-50℃,。
氟橡膠有多個品種，它們分別具有良好的耐酸,、耐氧化性能以及耐油,、耐溶劑性能?？梢栽趲缀跛械乃犷惤橘|(zhì)以及一些油和溶劑中使用,，長期使用溫度低于200℃。
橡膠板材作為法蘭墊片,，多用于管道或經(jīng)常拆卸的人孔,、手孔,，壓力不超過1.568MPa。因在各類墊片中,，橡膠墊片最軟,，貼合性能好，在較小的預(yù)緊力下就能發(fā)揮密封效果,。正因如此，在承受內(nèi)壓時,，因墊片偏厚或硬度偏低而容易被擠出,。
橡膠板材在苯、酮,、醚等有機溶劑中使用,，易出現(xiàn)溶脹、增重,、變軟,、發(fā)粘現(xiàn)象，導(dǎo)致密封失效,。一般溶脹度超過30%就不能使用,。
在低壓(尤其是0.6MPa以下)、真空情況下,，采用橡膠墊較為適宜,。橡膠材料致密性好，透氣率低,。例如氟橡膠,，最適宜作真空容器的密封墊片，真空度最高可達1.3×10-7Pa,。橡膠墊在10-1~10-7Pa真空度范圍使用時,，需經(jīng)烘焙和抽氣處理。
?。?）石棉橡膠板
價格較其它墊片低,，使用方便;最大問題是：墊片材料雖然加入了橡膠和一些填充劑，仍無法將那些串通的微小孔隙完全填滿,，存在微量滲透,。故在污染性極強的介質(zhì)中，即使壓力,、溫度不高也不能使用,。當(dāng)用于一些高溫油類介質(zhì)時，通常在使用后期,，由于橡膠和填充劑碳化,，強度降低,，材質(zhì)變疏松，便在界面和墊片內(nèi)部產(chǎn)生滲透,，出現(xiàn)結(jié)焦和發(fā)煙現(xiàn)象,。另外，石棉橡膠板在高溫下易粘結(jié)在法蘭密封面上,，給更換墊片帶來了許多麻煩,。
在受熱狀態(tài)下，墊片在各種介質(zhì)中的使用壓力取決于墊片材料的強度保持率,。石棉纖維材料中存在著結(jié)晶水和吸附水,。110℃時，纖維之間的吸附水已有2/3析出,，纖維的抗拉強度約降低10%;368℃時,，吸附水全部析出，纖維的抗拉強度約降低20%;超過500℃,，結(jié)晶水開始析出,，強度則更低。介質(zhì)對石棉橡膠板的強度影響也很大,。例如,，在航空潤滑油和航空燃油中，400號耐油石棉橡膠板橫向抗拉強度相差80%,，這是由于航空燃油對板材中橡膠的溶脹比航空潤滑油嚴(yán)重之故,。考慮到上述因素,，國產(chǎn)石棉橡膠板XB450的推薦安全使用范圍：溫度250℃~300℃,，壓力3~3.5MPa;400號耐油石棉橡膠板使用溫度不宜超過350℃。
石棉橡膠板含有氯離子和硫化物,，吸水后容易與金屬法蘭形成腐蝕原電池,，尤其是耐油石棉橡膠板中硫磺含量高出普通石棉橡膠板好幾倍，故在非油性介質(zhì)中不宜使用,。墊片在油品和溶劑類介質(zhì)中會發(fā)生溶脹現(xiàn)象,，但在一定范圍內(nèi)，對密封性能基本沒有什么影響,。例如,，400號耐油石棉橡膠板在常溫航空燃油中作24小時浸泡試驗，要求因吸油重量增加不得超過15%,。
國產(chǎn)石棉橡膠板與國外名牌產(chǎn)品相比尚有一定差距,。某單位的統(tǒng)計數(shù)字表明，在超過350℃的油介質(zhì)中,，凡使用石棉橡膠板不漏的大多為進口產(chǎn)品,。日本石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JPI-7S-71《石油工業(yè)用石棉橡膠板使用標(biāo)準(zhǔn)》,，使用期限約為一年。
(3)聚四氟乙烯
聚四氟乙烯在受壓及高溫下易冷流及蠕變,，故一般用于低壓,、中溫、強腐蝕以及不允許污染的介質(zhì),，如強酸,、強堿、鹵素,、藥品等,。安全使用溫度在150℃，壓力1MPa以下,。填充聚四氟乙烯雖然強度高些，但使用溫度也不超過200℃,，且耐腐蝕能力下降,。聚四氟乙烯包墊最高使用壓力一般不超過2MPa。
由于溫度升高,，材料發(fā)生蠕變,，致使密封壓力明顯下降。即使不升溫,，隨著時間的延長,，密封面的壓緊應(yīng)力也會下降，產(chǎn)生“應(yīng)力松弛現(xiàn)象,。該現(xiàn)象在各種墊片中都會產(chǎn)生,，只是聚四氟乙烯墊的應(yīng)力松弛現(xiàn)象較為嚴(yán)重，應(yīng)予注意,。
聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)較小(壓緊應(yīng)力大于4MPa,，摩擦系數(shù)為0.035~0.04)，預(yù)緊時墊片易向外滑移,，所以最好采用凹凸式法蘭面,。當(dāng)采用平面法蘭時，可將墊片外徑接觸螺栓,，利用螺栓阻止墊片外滑,。由于搪玻璃設(shè)備是在金屬表面噴涂了一層瓷釉后燒結(jié)而成的，釉層很脆,，加之噴涂不均勻和釉層流動,，法蘭表面平面度較差。采用金屬復(fù)合型墊片易損壞釉層,，所以推薦使用芯材由石棉板加橡膠的聚四氟乙烯包墊,。這種包墊既容易與法蘭面貼合又耐腐蝕,，使用效果良好。
有許多廠在溫度,、壓力不高的強腐蝕介質(zhì)中,，采用石棉橡膠板外纏聚四氟乙烯生料帶，用于經(jīng)常拆卸的人孔,、管道上,。由于制作、使用方便,，頗受歡迎,。
(4)石棉樹脂板和浸漬石棉板墊片
多用于各種酸性介質(zhì)的管道、泵,、閥,、進出口法蘭，其使用溫度在80℃,、壓力在0.6MPa以下,。
石棉編制墊片適用于壓力0.1MPa以下，溫度不超過800℃的低壓,、高溫工況,。并可根據(jù)設(shè)備的具體要求，編織成不通寬度,、厚度,、直徑的墊片?；?qū)⑹迬Ъ粝潞笾苯臃笤诜ㄌm表面,。它用于大型硫酸、硝酸氧化爐以及一些未經(jīng)加工的設(shè)備接口處,，效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原來的石棉繩,。
(5)金屬包石棉墊
由金屬薄板包覆石棉板或石棉橡膠板，使其不與介質(zhì)直接接觸,，避免了石棉纖維強度下降,，客服了滲漏現(xiàn)象，從而擴大了石棉橡膠板的使用范圍,。一般金屬包石棉墊使用溫度為450℃(個別也有達600~700℃,，如在常壓~0.16MPa的煙道氣中)，使用壓力為4MPa,，最高可達6MPa,。如壓力再增高，墊片易產(chǎn)生橫流現(xiàn)象，芯材從搭接處擠出,。
由于金屬包石棉墊需要較大的螺栓擰緊力,，即使當(dāng)使用壓力低于2.45MPa，也不能采用pg25公斤級以下的法蘭,。否則,，法蘭、螺栓的剛度就顯得不夠,，產(chǎn)生變形而導(dǎo)致密封失效,。有人認(rèn)為，若將芯材改為彈性較好的合成橡膠,，其緊固力就會下降,。其實不然，因為芯材改軟后,，緊固力被芯材吸收,，不能提供金屬板在法蘭面上貼合所需的緊固力，包墊反容易被極壞,。另外,，在含氯離子較多的介質(zhì)以及酸性介質(zhì)中，不銹鋼包墊及鐵皮包墊的搭接處易產(chǎn)生縫隙腐蝕,。
溫度高于450℃，芯材可使用陶瓷纖維或碳纖維,。某鋼鐵廠采用金屬包陶瓷纖維墊片用于1100℃的高溫,，使用二年尚未損壞。柔性石墨作芯材是最合適的,。目前,，國內(nèi)已批量生產(chǎn)金屬包柔性石墨墊。其使用效果優(yōu)于金屬包石棉墊,。
金屬包墊能制成各種形狀,，大量用于各種熱交換器、反應(yīng)器的大蓋,、裝卸孔,、人孔法蘭等。國內(nèi)曾制作過直徑為2m的鐵包墊,，使用情況良好,。
在金屬包墊的表面貼覆一層柔性石墨薄板，這種墊片與表面未包覆的同類金屬包墊相比,，預(yù)緊比壓較小,，密封性能更佳。圖2-9為兩者壓緊應(yīng)力與泄漏量的關(guān)系曲線,。
目前國內(nèi)尚無此產(chǎn)品,，故有的單位將現(xiàn)有的柔性石墨皺紋帶貼在金屬包墊以及金屬平墊,、齒形墊甚至石棉橡膠墊表面，解決了許多泄漏難題,。例如某廠的熱交換器,，壓力為5.88MPa、溫度450℃,，介質(zhì)為氫/油氣,。曾用過金屬平墊、齒形墊,，均有泄漏,。后在平墊上貼了柔性石墨皺紋帶，解決了這一問題,。應(yīng)該指出,，這種墊片形式是一種解決法蘭墊片泄漏的簡便措施，貼覆柔性石墨帶的工作性質(zhì)量直接影響設(shè)備能否正常運轉(zhuǎn),。若在帶材背面涂刷一層膠水,，可提高貼覆質(zhì)量。
(6)金屬纏繞墊
金屬纏繞墊巧妙地利用金屬的耐熱性,、回彈性和強度以及非金屬材料的柔軟性,，所以密封性能較好，其中又以不銹鋼帶纏繞柔性石墨墊的性能為最佳,。其預(yù)緊比壓較石棉纏繞墊小,，不存在石棉纖維毛細(xì)孔滲漏的缺點。圖2-10為兩者預(yù)緊比壓與泄漏量的關(guān)系曲線,。
在油介質(zhì)中,，金屬帶材多使用0Cr13，而其它介質(zhì)則推薦使用1Cr18Ni9Ti,。
不銹鋼帶柔性石墨纏繞墊在氣體介質(zhì)中,，使用壓力為14.7MPa(國內(nèi)有高達19.6MPa)，在液體中可用至30MPa,。溫度-190~+600℃(在無氧,、低壓情況下可用至1000℃)。
聚四氟乙烯的耐低溫性能良好,，它在低溫下的屈服強度大大高于常溫時的強度,。所以聚四氟乙烯纏繞墊可用于低溫介質(zhì)，如液態(tài)烴等,。同時,，因加入金屬帶提高了導(dǎo)熱性，聚四氟乙烯纏繞墊使用溫度可達250℃，在酸性介質(zhì)中可用至9MPa,、200℃,。
纏繞墊用于壓力和溫度波動較大的換熱器、反應(yīng)器,、管道,、閥門、泵進出口法蘭較為合適,。對于中等以上壓力,、溫度超過300℃者，應(yīng)考慮使用帶內(nèi)環(huán),、外環(huán)或內(nèi)外環(huán),。若使用凹凸面法蘭，配帶內(nèi)環(huán)的纏繞墊效果更好些,。
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